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linux非阻塞socket教程

来源：互联网 发布：2017广电总局网络电视 编辑：程序博客网 时间：2024/06/09 22:34

http://blog.csdn.net/favormm/article/details/5296621

本文并非解释什么是非阻塞socket，也不是介绍socket API的用法， 取而代替的是让你感受实际工作中的代码编写。虽然很简陋，但你可以通过man手册与其它资源非富你的代码。请注意本教程所说的主题，如果细说，内容可以达到一本书内容，你会发现本教程很有用。

 

本教程内容如下：

 

        1. 改变一个阻塞的socket为非阻塞模式。

        2. select模型

        3. FD宏

        4. 读写函数

        5. 写一个非阻塞socket代码片

        6. 整个代码

        7.下一步

 

        如果你在此有许多问题，那么恭喜你，在初级阶段，任何人都没有剥夺你发现问题的权利。关于你所发现的问题，请不要犹豫email我。

        你可以自由发表本教程到任何WWW或FTP网部，但无论如何也要保持原教程的原型。这样我将会非常感谢你。

 

1.改变一个阻塞的socket为非阻塞模式

 

        简单的几行代码就可以创建一个socket 并连接，看起来如此简单。（你可以自己加入错误处理）

[cpp] view plaincopyprint?
  1. s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
  2. memset(&sin, 0, sizeof(struct sockaddr_in));  
  3. sin.sin_family = AF_INET;  
  4. sin.sin_port = htons(port);  
  5. sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(hstname);  
  6. if(sin.sin_addr.s_addr == INADDR_NONE) {  
  7. connect(s, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin))  

 

        有很多种方法可以设置socket为非阻塞模式， 我在unix下常用的方法如下：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int x;  
  2. x=fcntl(s,F_GETFL,0);  
  3. fcntl(s,F_SETFL,x | O_NONBLOCK);  

 

        到现在为此， 这个socket已为非阻塞模式了，我们可以把焦点放在如何用它了。 但是在接着写代码之前，我们要看看我们将要用到的命令。

 

2.选择模型

 

        select这个方法用来检测一个socket是否有数据到来或是是否有准备好的数据要发送。声明如下:

[cpp] view plaincopyprint?
  1. select(s, &read_flags, &write_flags, &exec_flags, timer);  

 

s                               socket的句柄

read_flags                读描述字集合。检查socket上是否有数据可读。

write_flags               写描述字集合。检查socket上是否已有数据可发送。

exec_flags                错误描述字集合。（本教程这儿不介绍）

timer                         等待某个条件为真时超时时间。

 

在本教程中，我们将如下用：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. select(s, &read_flags, &write_flags, NULL, timer);  

exec_flags参数设为null，因为在我们的程序中我们不需要关心exec事件。（解释它，超出了本教程的范围）

 

3.FD宏

 

        在select方法中的描述字集合是用来检测socket上发生的读取事件的，它用法如下：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. FD_ZERO(s, &write_flags)      sets all associated flags  
  2.                               in the socket to 0  
  3. FD_SET(s, &write_flags)       used to set a socket for checking  
  4. FD_CLR (s, &write_flags)      used to clear a socket from  being checked  
  5. FD_ISSET(s, &write_flags)     used to query as to if the socket is ready  
  6.                               for reading or writing.  

 

        如何用，我们在后面的代码中展示。

 

4.读取方法

 

       你应知道如何用下面的两个方法，但是在非阻塞模式下，它们的用法有一点点不同。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. write(s,buffer,sizeof(buffer))   send the text in "buffer"  
  2. read(s,buffer,sizeof(buffer))    read available data into "buffer"  

 

        当一个socket用非阻塞模式时，当调用这两个方法的时候，它们将立即返回，比如，如果没有数据的时候，它们将不会阻塞等待数据，而是返回一个错误。从现在开始，我们就要看代码了。

 

5.写一个非阻塞socket代码片

   

       首先声明要用到的变量：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. fd_set read_flags,write_flags; // the flag sets to be used  
  2. struct timeval waitd;          // the max wait time for an event  
  3. char buffer[8196];             // input holding buffer  
  4. int stat;                      // holds return value for select();  

       

        我们程序运行的大部份时间都花费在不断调用select(它将花费我们大部份CPU时间)，至到有数据准备好读或取。此时，timer就体现了它的意义。它决定select将等待多久。下面就是用法，请仔细分析：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. // Insert Code to create a socket   
  2.   
  3. while(1) // put program in an infinite loop of reading and writing data  
  4.  {  
  5.   waitd.tv_sec = 1;  // Make select wait up to 1 second for data  
  6.   waitd.tv_usec = 0; // and 0 milliseconds.  
  7.   
  8.   FD_ZERO(&read_flags); // Zero the flags ready for using  
  9.   FD_ZERO(&write_flags);  
  10.   
  11.   // Set the sockets read flag, so when select is called it examines  
  12.   // the read status of available data.   
  13.   FD_SET(thefd, &read_flags);  
  14.                                       
  15.   // If there is data in the output buffer to be sent then we  
  16.   // need to also set the write flag to check the write status  
  17.   // of the socket   
  18.   if(strlen(outbuff)!=0) FD_SET(thefd, &write_flags);  
  19.   
  20.   // Now call select   
  21.   stat=select(s+1, &read_flags,&write_flags,(fd_set*)0,&waitv);  
  22.   if(stat < 0) {  // If select breaks then pause for 5 seconds  
  23.      sleep(5);    // then continue  
  24.      continue;  
  25.      }  
  26.   // Now select will have modified the flag sets to tell us  
  27.   // what actions can be performed  
  28.   
  29.   // Check if data is available to read  
  30.   if (FD_ISSET(thefd, &read_flags)) {  
  31.     FD_CLR(thefd, &read_flags);  
  32.     // here is where you use the read().   
  33.     // If read returns an error then the socket  
  34.     // must be dead so you must close it.   
  35.     }  
  36.   
  37.   //Check if the socket is prepared to accept data  
  38.   if (FD_ISSET(thefd, &write_flags)) {  
  39.     FD_CLR(thefd, &write_flags);  
  40.     // this means the socket is ready for you to use write()  
  41.     }  
  42.   
  43.   // Now here you can put in any of the precedures that you want  
  44.   // to happen every 1 second or so.   
  45.   
  46.   // now the loop repeats over again  

 

补充：请确保只有在你有数据发送的情况下才设置write_flag这个描述字集合，因为socket一量创建总是可写的。也就是说，如果你设置了这个参数，select将不会等待，而是马上返回并一直循环，它将抢占CPU99%的利用率，这是不允许的。

 

6.整个代码

 

      最后利用我们所学，写一个简单的客户端。当然用非阻塞模式写一个客户端有点大采小用，这儿我们只是为了展示用法。更多示例请看第7节内容。

 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #include <sys/types.h>   
  2. #include <sys/socket.h>   
  3. #include <sys/time.h>   
  4. #include <netinet/in.h>   
  5. #include <netdb.h>   
  6. #include <stdio.h>   
  7. #include <string.h>   
  8. #include <unistd.h>   
  9. #include <stdlib.h>   
  10. #include <fcntl.h>   
  11.   
  12. // this routine simply converts the address into an  
  13. // internet ip   
  14. unsigned long name_resolve(char *host_name)  
  15. {  
  16. struct in_addr addr;  
  17. struct hostent *host_ent;  
  18.   if((addr.s_addr=inet_addr(host_name))==(unsigned)-1) {  
  19.     host_ent=gethostbyname(host_name);  
  20.     if(host_ent==NULL) return(-1);  
  21.     memcpy(host_ent->h_addr, (char *)&addr.s_addr, host_ent->h_length);  
  22.     }  
  23.   return (addr.s_addr);  
  24. }  
  25.   
  26. // The connect routine including the command to set  
  27. // the socket non-blocking.   
  28. int doconnect(char *address, int port)  
  29. {  
  30. int x,s;  
  31. struct sockaddr_in sin;  
  32.   
  33.   s=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
  34.   x=fcntl(s,F_GETFL,0);              // Get socket flags  
  35.   fcntl(s,F_SETFL,x | O_NONBLOCK);   // Add non-blocking flag  
  36.   memset(&sin, 0, sizeof(struct sockaddr_in));  
  37.   sin.sin_family=AF_INET;  
  38.   sin.sin_port=htons(port);  
  39.   sin.sin_addr.s_addr=name_resolve(address);  
  40.   if(sin.sin_addr.s_addr==NULL) return(-1);  
  41.   printf("ip: %s/n",inet_ntoa(sin.sin_addr));  
  42.   x=connect(s, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));  
  43.   if(x<0) return(-1);  
  44. return(s);  
  45. }  
  46.   
  47. int main (void)  
  48. {  
  49. fd_set read_flags,write_flags; // you know what these are  
  50. struct timeval waitd;            
  51. int thefd;             // The socket  
  52. char outbuff[512];     // Buffer to hold outgoing data  
  53. char inbuff[512];      // Buffer to read incoming data into  
  54. int err;           // holds return values  
  55.   
  56.   memset(&outbuff,0,sizeof(outbuff)); // memset used for portability  
  57.   thefd=doconnect("203.1.1.1",79); // Connect to the finger port  
  58.   if(thefd==-1) {  
  59.     printf("Could not connect to finger server/n");  
  60.     exit(0);  
  61.     }  
  62.   strcat(outbuff,"jarjam/n"); //Add the string jarjam to the output  
  63.                               //buffer  
  64.   while(1) {  
  65.     waitd.tv_sec = 1;     // Make select wait up to 1 second for data  
  66.     waitd.tv_usec = 0;    // and 0 milliseconds.  
  67.     FD_ZERO(&read_flags); // Zero the flags ready for using  
  68.     FD_ZERO(&write_flags);  
  69.     FD_SET(thefd, &read_flags);  
  70.     if(strlen(outbuff)!=0) FD_SET(thefd, &write_flags);  
  71.     err=select(thefd+1, &read_flags,&write_flags,  
  72.                (fd_set*)0,&waitd);  
  73.     if(err < 0) continue;  
  74.     if(FD_ISSET(thefd, &read_flags)) { //Socket ready for reading  
  75.       FD_CLR(thefd, &read_flags);  
  76.       memset(&inbuff,0,sizeof(inbuff));  
  77.       if (read(thefd, inbuff, sizeof(inbuff)-1) <= 0) {  
  78.         close(thefd);  
  79.         break;  
  80.         }  
  81.       else printf("%s",inbuff);  
  82.       }  
  83.     if(FD_ISSET(thefd, &write_flags)) { //Socket ready for writing  
  84.       FD_CLR(thefd, &write_flags);  
  85.       write(thefd,outbuff,strlen(outbuff));  
  86.       memset(&outbuff,0,sizeof(outbuff));  
  87.       }  
  88.     // now the loop repeats over again   
  89.     }  
  90. }  

 

7.下一步

 

        其它更多的示例代码从此教程中分离，以zip文件的方式给出。为了更好的理解所学， 你最好参考一些结构更复杂，技术更强的代码：

 http://users.cybernex.net.au/jj/sock.zip

 

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